空間站任務(wù)應(yīng)急發(fā)射流程決策管理方法研究

徐珊珊，岳曉飛，楊偉宏，楊 楠，王 鵬

（1. 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，北京，100076，2. 首都航天機(jī)械有限公司，北京，100076）

0 引 言

中國(guó)載人空間站工程是建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志，應(yīng)急發(fā)射任務(wù)是空間站建造過(guò)程中極為特殊和重要的部分。按照空間站長(zhǎng)期有人照料的目標(biāo)，每年需用CZ-2F火箭發(fā)射兩艘神舟載人飛船，將航天員送入空間站，實(shí)現(xiàn)乘員輪換。當(dāng)飛船出現(xiàn)故障不能正常返回時(shí)，需應(yīng)急發(fā)射一艘飛船，對(duì)航天員進(jìn)行緊急救援。應(yīng)急發(fā)射任務(wù)必須在短時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)完成，因此，應(yīng)急發(fā)射任務(wù)具有目標(biāo)唯一、約束性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)容忍度低等特點(diǎn)。基于上述特點(diǎn)，應(yīng)急發(fā)射任務(wù)中的決策管理就顯得尤為重要。

1 決策理論與方法

管理學(xué)中的決策不是瞬間的行為，而是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程，這一過(guò)程就是決策分析，即人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)某一特定目標(biāo)，在占有一定信息和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)主客觀條件的可能性，提出各種可行方案，采用一定的科學(xué)方法和手段，進(jìn)行比較、分析和評(píng)價(jià)，按照決策準(zhǔn)則，從中篩選出最滿意的方案，并根據(jù)方案實(shí)施的反饋情況對(duì)方案進(jìn)行修整控制，直至目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的整個(gè)系統(tǒng)過(guò)程。

1.1 決策分析的基本要素

決策分析包括以下幾個(gè)基本要素：

a）決策者：決策者即決策主體，可以是個(gè)體，也可以是群體。

b）決策目標(biāo)：決策者必須有一個(gè)希望達(dá)到的明確的目標(biāo)，可以是單個(gè)目標(biāo)，也可以是多個(gè)目標(biāo)。

c）決策方案：存在著供人們選擇的不同的決策方案。有明確方案和不明確方案兩種。

d）自然狀態(tài)：決策者無(wú)法控制但可以預(yù)見(jiàn)的決策環(huán)境客觀存在的各種狀態(tài)。

e）決策結(jié)果：決策結(jié)果即各種決策方案在不同的自然狀態(tài)下所出現(xiàn)的結(jié)果。

f）決策準(zhǔn)則：它是評(píng)價(jià)方案是否達(dá)到?jīng)Q策目標(biāo)的價(jià)值準(zhǔn)則，也是選擇方案的依據(jù)。

1.2 決策分析的基本步驟

決策分析是一個(gè)系統(tǒng)過(guò)程，由科學(xué)的決策步驟組成，又稱決策程序，一般包括以下5個(gè)步驟：發(fā)現(xiàn)與分析問(wèn)題；確定決策目標(biāo)；擬定各種可行的被擇方案；分析、比較各被擇方案，從中選出最優(yōu)方案；決策的執(zhí)行、反饋與調(diào)整等。這5個(gè)步驟及相互間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 決策分析過(guò)程基本步驟Fig.1 Basic Steps of Decision Analysis Process

2 應(yīng)急發(fā)射流程決策程序分析

在常規(guī)的發(fā)射任務(wù)中，發(fā)射場(chǎng)工作流程一般串行開(kāi)展，以質(zhì)量評(píng)審為子決策節(jié)點(diǎn)，以確保發(fā)射成功為最終目標(biāo)。按照工程總體要求，應(yīng)急發(fā)射流程將載人火箭單發(fā)發(fā)射場(chǎng)工作時(shí)間壓縮至約四分之一，為實(shí)現(xiàn)快速發(fā)射，火箭系統(tǒng)需在短時(shí)間內(nèi)從待命狀態(tài)轉(zhuǎn)到發(fā)射狀態(tài)。因此，在確保發(fā)射成功為最終目標(biāo)不變的前提下，應(yīng)急發(fā)射任務(wù)發(fā)射場(chǎng)工作流程須并行開(kāi)展。除測(cè)試流程上的適當(dāng)簡(jiǎn)化外，質(zhì)量評(píng)審也簡(jiǎn)化為質(zhì)量過(guò)程確認(rèn)。

2.1 應(yīng)急發(fā)射流程決策要素分析

a）決策者：航天工程是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，各系統(tǒng)各司其職，同時(shí)相互配合，存在緊密的耦合關(guān)系，因此應(yīng)急發(fā)射任務(wù)需建立健全的組織機(jī)構(gòu)，各級(jí)決策的決策者均由組織機(jī)構(gòu)中相應(yīng)的群體擔(dān)當(dāng)。

b）決策目標(biāo)：火箭任務(wù)目標(biāo)只有一個(gè)，就是發(fā)射成功。應(yīng)急發(fā)射約束條件更加嚴(yán)苛，需在限定時(shí)間內(nèi)，完成所有工作。由于各項(xiàng)工作之間相互耦合，任何一項(xiàng)工作都可能影響最終目標(biāo)，因此需設(shè)置很多子目標(biāo)，所有子目標(biāo)均需圍繞一個(gè)最終目標(biāo)，就是確保載人火箭發(fā)射成功。

c）決策方案：因?yàn)閼?yīng)急發(fā)射流程有嚴(yán)格的時(shí)間限定和明確的目標(biāo)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際問(wèn)題情況，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)資源、人力、技術(shù)、時(shí)間等綜合條件，快速制定出可實(shí)施的決策方案。

d）自然狀態(tài)：應(yīng)急發(fā)射流程中的自然狀態(tài)大部分都是不確定且離散的。

e）決策結(jié)果：因?yàn)閼?yīng)急發(fā)射任務(wù)目標(biāo)唯一，因此僅存在成功和失敗兩種決策結(jié)果。

f）決策準(zhǔn)則：在以高效、可靠為主要依據(jù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)急發(fā)射流程的決策準(zhǔn)則還應(yīng)遵循系統(tǒng)、科學(xué)、可行等基本原則。

2.2 應(yīng)急發(fā)射任務(wù)決策程序

如上文所述，應(yīng)急發(fā)射任務(wù)目標(biāo)明確，且火箭構(gòu)成系統(tǒng)復(fù)雜，需設(shè)立多個(gè)子目標(biāo)，因此本文按照火箭功能系統(tǒng)梳理出應(yīng)急發(fā)射任務(wù)多層次目標(biāo)樹(shù)，見(jiàn)圖2。

圖2 應(yīng)急發(fā)射任務(wù)多層次目標(biāo)樹(shù)Fig.2 Emergency Launch Mission Multi-level Target Tree

從圖2中可以看出，火箭系統(tǒng)子目標(biāo)眾多，每個(gè)子目標(biāo)均需建立相應(yīng)的決策過(guò)程，再逐級(jí)匯總成總體決策程序。應(yīng)急發(fā)射流程時(shí)間周期緊張，各系統(tǒng)工作需并行開(kāi)展，因此按照應(yīng)急救援工作流程中各系統(tǒng)工作開(kāi)展順序進(jìn)行決策分析過(guò)程匯總更為清晰。應(yīng)急救援工作流程如圖3所示。

圖3 應(yīng)急救援工作流程Fig.3 Emergency Rescue Workflow

設(shè)D表示總體決策程序，每個(gè)子目標(biāo)對(duì)應(yīng)的決策程序用各系統(tǒng)名稱拼音首字母在右下角加以標(biāo)注，即：

D—總體子決策程序；

D—結(jié)構(gòu)系統(tǒng)子決策程序；

D—電氣系統(tǒng)子決策程序；

D—附加系統(tǒng)子決策程序；

D—?jiǎng)恿ο到y(tǒng)子決策程序；

D—發(fā)射支持系統(tǒng)子決策程序。

下一層級(jí)子決策程序名稱以此類推。

最終匯總得到應(yīng)急發(fā)射任務(wù)總決策程序如圖4所示。

圖4 應(yīng)急發(fā)射任務(wù)決策總程序Fig.4 General Decision-making Procedure for Emergency Launch Mission

3 應(yīng)急發(fā)射流程決策方案初探

載人航天，人命關(guān)天。應(yīng)急救援任務(wù)是在非正常狀態(tài)下，保障航天員生命安全的最后手段，因此，必須按照科學(xué)的方法，形成嚴(yán)謹(jǐn)、可行的決策方案。

3.1 應(yīng)急發(fā)射流程組織機(jī)構(gòu)

CZ-2F運(yùn)載火箭應(yīng)急救援任務(wù)最高領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)為應(yīng)急發(fā)射指揮部，指揮部下設(shè)管理小組、技術(shù)協(xié)調(diào)組、發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組、后方調(diào)度組、質(zhì)量技安組、后勤保障組等，組織機(jī)構(gòu)如圖5所示。

圖5 應(yīng)急發(fā)射流程組織機(jī)構(gòu)Fig.5 Organization Chart of Emergency Launch Process

指揮部對(duì)應(yīng)急任務(wù)負(fù)全面責(zé)任；應(yīng)急發(fā)射管理小組是應(yīng)急發(fā)射指揮部辦事機(jī)構(gòu)，組織實(shí)施應(yīng)急發(fā)射任務(wù)；應(yīng)急發(fā)射技術(shù)協(xié)調(diào)組是任務(wù)技術(shù)系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)小組，對(duì)火箭技術(shù)負(fù)責(zé)；應(yīng)急發(fā)射發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組在指揮部的領(lǐng)導(dǎo)下，負(fù)責(zé)應(yīng)急發(fā)射隊(duì)的人員、設(shè)備、物資調(diào)動(dòng)，負(fù)責(zé)與工程總體和工程各大系統(tǒng)協(xié)調(diào)，負(fù)責(zé)任務(wù)的組織和實(shí)施，負(fù)責(zé)前后方聯(lián)動(dòng)；后方調(diào)度組在指揮部的領(lǐng)導(dǎo)下，負(fù)責(zé)后方保障的人員、設(shè)備、物資調(diào)動(dòng)，負(fù)責(zé)與上級(jí)單位和工程各大系統(tǒng)協(xié)調(diào)，負(fù)責(zé)任務(wù)的組織保障，協(xié)助前后方聯(lián)動(dòng)；質(zhì)量技安組負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流程確認(rèn)，技安狀態(tài)確認(rèn)，對(duì)火箭質(zhì)量流程負(fù)責(zé)；后勤保障組負(fù)責(zé)產(chǎn)品運(yùn)輸、發(fā)射隊(duì)住宿、車(chē)輛、飲食等保障。

3.2 應(yīng)急發(fā)射流程決策程序啟動(dòng)

應(yīng)急發(fā)射流程決策程序隨著應(yīng)急發(fā)射流程的啟動(dòng)而啟動(dòng)，貫穿整個(gè)應(yīng)急發(fā)射過(guò)程。

從接到應(yīng)急救援命令開(kāi)始，應(yīng)急發(fā)射流程正式啟動(dòng)，集結(jié)試驗(yàn)隊(duì)員、布置保障條件，專機(jī)到達(dá)發(fā)射場(chǎng)所在地機(jī)場(chǎng)，專車(chē)到達(dá)測(cè)試場(chǎng)地，人員就位，按照應(yīng)急救援工作流程開(kāi)展應(yīng)急救援工作。

從接到應(yīng)急救援命令開(kāi)始，應(yīng)急發(fā)射流程組織機(jī)構(gòu)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，后續(xù)工作均在組織機(jī)構(gòu)的管理下，按照既定流程開(kāi)展。在整個(gè)應(yīng)急發(fā)射流程中遇到的問(wèn)題均按照應(yīng)急發(fā)射流程決策管理辦法執(zhí)行。

3.3 應(yīng)急發(fā)射流程決策管理辦法

上文按照應(yīng)急救援工作流程中各系統(tǒng)工作開(kāi)展順序建立了應(yīng)急發(fā)射流程決策程序，本章依照應(yīng)急發(fā)射流程決策程序，對(duì)不同階段發(fā)生的不同問(wèn)題，制定出相應(yīng)的決策管理辦法。

3.3.1 質(zhì)量節(jié)點(diǎn)決策管理辦法

質(zhì)量工作是航天工程中最重要的工作，在發(fā)射任務(wù)中貫穿始終，應(yīng)急流程中所有工作程序都須嚴(yán)格按照質(zhì)量要求開(kāi)展。由于應(yīng)急發(fā)射任務(wù)時(shí)間緊迫，為提高質(zhì)量管理的針對(duì)性和有效性，建議將原有的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)質(zhì)量控制程序由專家會(huì)議評(píng)審轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量過(guò)程確認(rèn)。

由于應(yīng)急發(fā)射流程多項(xiàng)工作并行開(kāi)展，建議根據(jù)應(yīng)急發(fā)射流程和工作項(xiàng)目，以系統(tǒng)為單位形成每日質(zhì)量確認(rèn)表格，包含計(jì)劃開(kāi)展工作、實(shí)際完成工作、待辦事項(xiàng)等內(nèi)容，由各系統(tǒng)主管發(fā)起，經(jīng)各系統(tǒng)指揮、主任設(shè)計(jì)師、副總師審核，質(zhì)量主管會(huì)簽，最終由型號(hào)總師批準(zhǔn)，在火箭加注前做到“日清日結(jié)”。

火箭加注前由院質(zhì)量主管牽頭，發(fā)起火箭加注前質(zhì)量確認(rèn)表，將前期各系統(tǒng)每日質(zhì)量確認(rèn)表格作為附件，由各系統(tǒng)副總師簽字，型號(hào)兩總審核，應(yīng)急發(fā)射管理小組最終審批。

該工作可結(jié)合發(fā)射場(chǎng)流程精細(xì)化工作實(shí)施，將每日質(zhì)量確認(rèn)表與崗位作業(yè)書(shū)結(jié)合，設(shè)計(jì)師每天在Cpad上進(jìn)行崗位作業(yè)書(shū)簽署和每日質(zhì)量確認(rèn)，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)在Cpad上進(jìn)行審批。

3.3.2 火箭加注前問(wèn)題決策管理辦法

火箭加注是不可逆的，加注前發(fā)生的問(wèn)題，通常有一定的時(shí)間解決處理；加注后發(fā)生的問(wèn)題，往往會(huì)直接對(duì)發(fā)射造成影響。因此，本章按問(wèn)題發(fā)生的時(shí)間，對(duì)火箭加注前及開(kāi)始加注后分別制定不同的決策管理辦法。

火箭加注前按照問(wèn)題類型分為質(zhì)量問(wèn)題、人員問(wèn)題和其它問(wèn)題。

a）質(zhì)量問(wèn)題決策管理辦法。

由于應(yīng)急發(fā)射任務(wù)時(shí)間周期是強(qiáng)約束，因此任何決策均需以對(duì)后續(xù)流程周期影響最小為首要考慮條件。與常規(guī)發(fā)射流程不同，應(yīng)急發(fā)射流程中的質(zhì)量問(wèn)題在決策時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，以應(yīng)急發(fā)射飛船（無(wú)航天員）最低發(fā)射條件為依據(jù)，以相應(yīng)地降低火箭功能、性能為代價(jià)，適當(dāng)放寬條件，提高發(fā)射概率，確保滿足時(shí)間周期，從而實(shí)現(xiàn)最終發(fā)射目標(biāo)。

工作中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象及質(zhì)量問(wèn)題必須及時(shí)上報(bào)。問(wèn)題出現(xiàn)10 min內(nèi)由系統(tǒng)指揮向中隊(duì)長(zhǎng)及試驗(yàn)隊(duì)質(zhì)量處進(jìn)行匯報(bào)，同時(shí)通報(bào)發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組；30 min內(nèi)由試驗(yàn)隊(duì)質(zhì)量處向試驗(yàn)隊(duì)技術(shù)協(xié)調(diào)組及管理小組匯報(bào)，同時(shí)通報(bào)后方調(diào)度組，管理小組向指揮部匯報(bào)；技術(shù)協(xié)調(diào)組組織人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，1 h內(nèi)制定出排故方案，上報(bào)管理小組，4 h內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)排故，管理小組向指揮部匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)排故情況；發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組聯(lián)合后方調(diào)度組組織人員把故障設(shè)備運(yùn)送回后方；后方調(diào)度組組織問(wèn)題歸零，歸零情況向匯報(bào)管理小組和指揮部匯報(bào)。火箭加注前質(zhì)量問(wèn)題決策流程如圖6所示。

圖6 火箭加注前質(zhì)量問(wèn)題決策流程Fig.6 Decision Flow Chart of Quality Problems before Rocket Filling

b）人員問(wèn)題決策管理辦法。

工作中出現(xiàn)的人員問(wèn)題，如突發(fā)疾病或意外受傷，現(xiàn)場(chǎng)人員需第一時(shí)間通報(bào)發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組，指揮調(diào)度組視情進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，同時(shí)向管理小組匯報(bào)，管理小組視情決策人員后續(xù)處置及是否需要后方增員支持，若需后方增員支持，后方協(xié)調(diào)組組織增補(bǔ)人員24 h內(nèi)抵達(dá)工作崗位。

c）其它問(wèn)題決策管理辦法。

應(yīng)急發(fā)射任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，除質(zhì)量問(wèn)題和人員問(wèn)題外，還可能發(fā)生其它突發(fā)狀況。按照對(duì)后續(xù)工作的影響程度分為三級(jí)，影響程度逐級(jí)升高。一級(jí)問(wèn)題不影響后續(xù)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；二級(jí)問(wèn)題對(duì)后續(xù)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)有影響，但不影響發(fā)射；三級(jí)問(wèn)題對(duì)發(fā)射直接造成影響。

一級(jí)問(wèn)題由中隊(duì)調(diào)度報(bào)發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組，發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組報(bào)管理小組并視情組織相關(guān)人員處理，處理結(jié)果報(bào)管理小組；

二級(jí)問(wèn)題由中隊(duì)調(diào)度報(bào)發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組，發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組報(bào)管理小組，管理小組制定后續(xù)計(jì)劃，發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組組織相關(guān)人員執(zhí)行落實(shí)，結(jié)果報(bào)指揮部；

三級(jí)問(wèn)題由中隊(duì)調(diào)度報(bào)發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組，發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組報(bào)管理小組，管理小組報(bào)指揮部，指揮部決策后續(xù)計(jì)劃，所有相關(guān)組織機(jī)構(gòu)執(zhí)行落實(shí)。

3.3.3 火箭加注后問(wèn)題決策管理辦法

火箭開(kāi)始加注后，由于臨近發(fā)射節(jié)點(diǎn)且加注過(guò)程不可逆，出現(xiàn)的問(wèn)題均屬于緊急問(wèn)題，往往對(duì)發(fā)射造成直接影響。因此，加注后的問(wèn)題在決策過(guò)程中要提高等級(jí)。

問(wèn)題出現(xiàn)后，由現(xiàn)場(chǎng)人員直接報(bào)型號(hào)辦調(diào)度，型號(hào)辦調(diào)度報(bào)型號(hào)兩總，同時(shí)通報(bào)管理小組、技術(shù)協(xié)調(diào)組、發(fā)射場(chǎng)指揮調(diào)度組及質(zhì)量技安組，各組協(xié)同現(xiàn)場(chǎng)制定解決方案。同時(shí)管理小組報(bào)指揮部，指揮部決策后續(xù)計(jì)劃，所有相關(guān)組織機(jī)構(gòu)執(zhí)行落實(shí)。

3.3.4 應(yīng)急發(fā)射流程決策追蹤反饋

常規(guī)的決策分析過(guò)程中還包含反饋和追蹤決策的過(guò)程，對(duì)方案進(jìn)行追蹤控制并適時(shí)修正是為了提高決策分析結(jié)果的科學(xué)性。在應(yīng)急發(fā)射流程中由于時(shí)間緊迫，不允許在當(dāng)次流程中對(duì)決策方案進(jìn)行大幅度的修正，但決策追蹤反饋的積累對(duì)后續(xù)任務(wù)仍然具有重要的參考價(jià)值。因此，建議建立應(yīng)急發(fā)射流程決策追蹤表，將應(yīng)急發(fā)射流程中所有決策分析過(guò)程及實(shí)施效果記錄下來(lái)，為后續(xù)載人航天火箭發(fā)射決策提供參考。

4 結(jié)束語(yǔ)

為進(jìn)一步完善空間站任務(wù)應(yīng)急發(fā)射流程的實(shí)施和管理，本文對(duì)應(yīng)急發(fā)射流程的決策管理方法進(jìn)行了研究和初探。梳理了應(yīng)急發(fā)射流程中決策分析的基本要素，形成了應(yīng)急發(fā)射流程決策方案，制定了應(yīng)急發(fā)射方案決策管理辦法及決策追蹤反饋制度，為應(yīng)急發(fā)射實(shí)施方案的改進(jìn)和優(yōu)化提供支撐和參考。由于應(yīng)急發(fā)射流程尚處于模擬演練階段，因此該決策管理辦法還有待在后續(xù)的工作和實(shí)踐中不斷的修正和完善。